[发明专利]一种汽车底盘集成系统及其优化方法

摘要

本发明公开了一种汽车底盘集成系统及其优化方法，汽车底盘集成系统包括差动助力转向模块、电机制动模块和半主动悬架模块。优化时，以差动助力转向模块、电机制动模块和半主动悬架模块的部分结构参数为根须，以差动助力转向模块、电机制动模块和半主动悬架模块为树根，以汽车综合性能指标为树干，以转向性能、制动效能和悬架平顺性为树枝，以转向路感、转向灵敏度、制动减速度、车身加速度、悬架动挠度和车轮相对动载为树叶建立树形结构的汽车底盘集成系统优化模型，并基于该优化模型，采用Evol算法对底盘集成系统进行优化设计。

主权项

1.一种汽车底盘集成系统的优化方法，所述汽车底盘集成系统包括差动助力转向模块、电机制动模块和半主动悬架模块；所述差动助力转向模块包括方向盘转矩转角传感器、齿轮齿条转向器、两个轮毂电机、车速传感器、两个轮速传感器、横摆角速度传感器和差动助力转向控制ECU；汽车的方向盘总成通过转向柱与齿轮齿条转向器连接，齿轮齿条转向器通过转向横拉杆与汽车前轮的车轴连接；所述方向盘转矩转角传感器设置在转向柱上，用于获取汽车方向盘的转矩和转角；所述两个轮毂电机分别用于两个前轮的驱动与制动；所述车速传感器用于获得汽车的车速；所述两个轮速传感器分别设置在两个前轮上，分别用于获得两个前轮的角速度；所述横摆角速度传感器用于获取汽车的横摆角速度；所述差动助力转向控制ECU分别和方向盘转矩转角传感器、两个轮毂电机、车速传感器、两个轮速传感器、横摆角速度传感器电气相连，根据汽车方向盘的转矩和转角、横摆角速度、车速和两个前轮的角速度对左右轮毂电机发出电流信号，使得左右轮毂电机输出不同的驱动力矩，以实现差动助力转向；所述电机制动模块包括制动踏板位置传感器和电机制动控制ECU；所述制动踏板位置传感器用于获取汽车制动踏板位置信息；所述电机制动控制ECU分别和制动踏板位置传感器、两个轮毂电机、车速传感器、两个轮速传感器、横摆角速度传感器电气相连，用于根据制动踏板位置、车速、两个前轮的角速度、横摆角速度对轮毂电机的制动力矩进行调节以实现电机制动；所述半主动悬架模块包括弹性元件和连续可调减振器；所述弹性元件和连续可调减振器并列设置，将汽车的车身与车架相连；其特征在于，所述汽车底盘集成系统的优化方法包含以下步骤：步骤1)，建立整车三自由度模型；步骤2)，建立差动助力转向模块、电机制动模块和半主动悬架模块动力学模型；步骤3)，推导转向性能、制动效能和悬架平顺性性能指标的量化公式；步骤4)，选取优化变量，建立优化模型目标函数，设置约束条件，建立树形结构的底盘集成系统优化模型；步骤4.1)，以转向输出轴和小齿轮的转动惯量、转向输出轴和小齿轮的等效阻尼系数、齿条质量、齿条等效阻尼系数、齿条位移、包含轮毂电机在内的轮胎的等效转动惯量、包含轮毂电机在内的轮胎的等效阻尼系数、前悬架等效刚度、后悬架等效刚度、前悬架等效阻尼系数、后悬架等效阻尼系数作为优化变量；步骤4.2)，由转向性能、制动效能和悬架平顺性性能指标的量化公式得出优化模型目标函数；步骤4.3)，设置优化模型目标函数需要满足的约束条件；步骤4.4)，以所述优化变量为根须，以差动助力转向模块、电机制动模块和半主动悬架模块为树根，以汽车综合性能为树干，以转向性能、制动效能和悬架平顺性为树枝，以转向路感、转向灵敏度、制动减速度、车身加速度、悬架动挠度和车轮相对动载为树叶，建立树形结构的汽车底盘集成系统优化模型；步骤5)，基于汽车底盘集成系统优化模型，采用Evol算法进行优化，得到优化变量的最优值。